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摘要：随着建筑高度的不断提升，剪力墙结构由于其结构刚度大、整体性好等优势而被广泛应用于高层建筑中，本文通过某高层建筑结构实例，分析剪力墙结构的设计应用技术要点。
关键词: 高层建筑；剪力墙；设计
Abstract: With the building height increasing, the shear wall structure due to its structural rigidity, good integrity and other advantages and is widely used in high-rise building, through the example of a high-rise building structure, analysis of the design and application of technology of shear wall structure.
Key words: high-rise building; shear wall; design
中图分类号：TU318
1 引 言
剪力墙有较大的刚度,在结构中通常承受大部分的水平力,成为一种比较有效的抗侧力的构件,在地震区的高层建筑中设置剪力墙可以很好的改善建筑的抗震性能。因此被广泛采用。我国城市住宅建筑一般超过20层，有的高度一般可达到70～90m。如此高度的建筑，必须使得建筑物具有足够的侧向刚度。另外相对于框架及框剪结构来说，剪力墙结构室内无柱及梁的棱角露出，更为美观，同时使用功能也更完善。本文举实例分析建筑工程中剪力墙的设计中的一些要点并加以分析。
2 实 例
某市高层住宅，地上是30层公寓住宅，地下是两层地下车库，建筑总高度为95.8m，建筑长宽比为3.6，高宽比为2.7。该建筑经过论证最终采用剪力墙结构类型，由剪力墙结构来直接承受建筑物的水平以及竖向荷载。由于剪力墙结构其墙体全部由钢筋混凝土所构成，因此其自身平面内具有较大的抗侧刚度，能够有效地抵抗较大的水平侧向力。在水平荷载作用下，剪力墙结构将主要产生弯曲型的变形。
2.1剪力墙结构的平面布置
2010年后，新规范《建筑抗震设计规范》GB5001l一2010( 以下简称抗震规范) 及《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3—2010( 以下简称高规) 颁布实施。新规范将剪力墙边缘构件分为约束边缘构件和构造边缘构件，并对短肢剪力墙做了更严格的限制。对于剪力墙的布置并不是剪力墙越多越好，合理地布置剪力墙数目是关键，同时还应当满足结构质量中心与刚度中心的重合，避免结构出现过大的扭转。这就要合理充分掌握剪力墙布置间距来体现。剪力墙布置间距适中将有助于发挥剪力墙抗侧力构件作用，而且还可以合理地增大结构的利用空间。对于剪力墙布置间距过少，则会导致结构的侧向刚度过大，会影响结构的协调性。
对于本项目来说，本项目建筑用途为住宅公寓，抗震设防烈度为8度，设计地震分组为一组，建筑场地类别为二类，设计基本地震加速度为0.20g，基本风压为0.65kN/m2，地面粗糙度为A类，结构设计合理使用年限为50年，建筑结构安全等级为二级，结构抗震等级为二级，主楼地基基础设计等级为甲级。该建筑体型对住宅平面布置有利，对底部公共建筑设施也易于布置，经反复分析和试算，最终确定采用短肢剪力墙结构体系。所谓短肢剪力墙《高规》有明确规定，短肢剪力墙是指截面厚度不大于300mm、各肢截面长度与厚度之比的最大值大于4但不大于8的剪力墙。
2.2 剪力墙结构设计要点
剪力墙作为一种具有较大刚度、整体性好、抗侧力好的结构类型，从工程实践表明，对于不合理的剪力墙结构设计将会造成结构成本的增加以及结构的不安全性。结合实践经验，笔者提出剪力墙结构设计中重要的几点设计要点如下：
1）对于地震效果较大的情况下，单纯地提高剪力墙结构的抗侧刚度，这将造成基础以及剪力墙结构的成本增加。
2）应合理布置剪力墙数量，过多的剪力墙数量将增加结构主体重量同时造成工程浪费。
3）严格按照规范要求来进行剪力墙的构造配筋，配筋率的过低将会造成剪力墙结构延性较差。
4）合理设计剪力墙的墙长及其墙厚，避免出现墙肢承载力得不到有效发挥。
2.3 剪力墙结构的构造设计
对于剪力墙结构设计来说，不仅仅要满足结构的计算结果要求，同时还应满足规范的构造要求，构造要求对于保证剪力墙结构的延性等具有重要意义。本高层结构在构造设计上，根据《高规》规定，还应在结构设计时采取如下措施：
1）除注明者外，剪力墙墙体水平钢筋放在外侧；墙体钢筋网之间设直徑8@600x600 拉筋； 剪力墙墙体水平钢筋不得代替暗柱箍筋的设置。当墙或墙的一个墙肢全长按暗柱设计时，则此墙或墙肢不再设墙体水平筋，配置暗柱箍筋即可。
2）连梁应沿整个梁高设置侧面纵筋（腰筋）；除特殊标注外，连梁腰筋按墙体水平筋拉通。因墙肢和连梁的协同工作，剪力墙有足够的刚度和强度。设计时应注意对连梁进行“强剪弱弯”的验算，设计中应注意连梁“强剪弱弯”的检查，保证连梁的弯曲破坏先于剪切破坏。因此，不能人为加大连梁的纵筋，否则，可能无法满足“强剪弱弯”的要求。
3）剪力墙边缘构件设计；一般一、二级抗震设计的剪力墙底部加强部位及其上一层的墙肢端部应设置约束边缘构件；其余剪力墙应按《高规》第7.2.17 条设置构造边缘构件，对抗震等级为二级的剪力墙，在重力荷载代表值作用下轴压比小于0.30 时可按《高规》仅设置构造边缘构件，即使设置约束边缘构件配筋也不宜过大。
4）底部加强部位的设计。底部加强部位的高度可取嵌固部位以上墙肢总高度的1/8 和底部两层高度二者的较大值；底部带转换层的高层建筑结构，其剪力墙底部加强部位的高度可取框支层加上框支层以上2层的高度及墙肢总高度的1/8二者的较大值。当将地下室顶板视作嵌固部位，在地震作用下的屈服部位将发生在地上楼层，同时将影响到地下1层，此时地下1 层的抗震等级不能降低，加强部位的范围应向下延伸到地下1层，并应按规范要求在地下1 层设置约束边缘构件。
2.4 结构的整体性计算
依据《高规》的有关规定，应严格控制结构整体性计算。要确定结构整体的合理性，主要有适用高度和高宽比、周期比、位移比、刚度比、层间受剪承载力比、刚重比、剪重比等。为了得到结构合理的整体计算结果，工程设计人员还必须要确定振型组合数、最大地震力作用方向和结构基本周期等参数取值是否合理，才能保证后续计算结果的正确性。
1）结构基本周期是计算风荷载的重要指标。周期的大小与结构在地震中的反应有着密切关系，最基本的是不能与场地的卓越周期一致，否则会发生共振。如果周期偏离上述数值太远，应当考虑工程刚度是否合适，必要时调整结构截面尺寸。如果结构截面尺寸和结构布置正常，无特殊情况而计算周期相差太远，应检查输入数据有无 误。
2）正常计算结果的振型曲线多为连续光滑曲线，当沿竖向有非常明显的刚度和质量突变时，振型曲线可能有不光滑的畸变点。竖向刚度、质量变化较均匀的结构，在外力的作用下，其内力、位移等计算结果自上而下也应均匀变化，不应有较大的突变，否则，应检查结构截面尺寸或者输入的数据是否正确、合理。
3）地震作用方向不同，结构地震反应的大小也各不相同，那么必然存在某各角度使得结构地震反应值最大。
结 语
建筑剪力墙结构设计的主旨是其发挥结构刚度大、美观等特点，且又能解决高建筑成本等问题。在进行剪力墙结构设计时，应根据具体工程的特点，对其剪力墙的受力状态进行正确的计算分析，同时在设计时要熟练地掌握规范，明确各种概念，严格遵守规范，这样才能使剪力墙结构满足使用的需要。
参考文献
[1]高层建筑混凝土结构技术规程［M］．北京: 中国建筑工业出版社．
[2]孙雪兰.浅谈高层剪力墙结构的优化设计[J].山西建筑,2010(24).
[3]刘娜.剪力墙结构设计若干问题的思考[J].中国新技术新产品,2010(8).
关键词: 高层建筑；剪力墙；设计
Abstract: With the building height increasing, the shear wall structure due to its structural rigidity, good integrity and other advantages and is widely used in high-rise building, through the example of a high-rise building structure, analysis of the design and application of technology of shear wall structure.
Key words: high-rise building; shear wall; design
中图分类号：TU318
1 引 言
剪力墙有较大的刚度,在结构中通常承受大部分的水平力,成为一种比较有效的抗侧力的构件,在地震区的高层建筑中设置剪力墙可以很好的改善建筑的抗震性能。因此被广泛采用。我国城市住宅建筑一般超过20层，有的高度一般可达到70～90m。如此高度的建筑，必须使得建筑物具有足够的侧向刚度。另外相对于框架及框剪结构来说，剪力墙结构室内无柱及梁的棱角露出，更为美观，同时使用功能也更完善。本文举实例分析建筑工程中剪力墙的设计中的一些要点并加以分析。
2 实 例
某市高层住宅，地上是30层公寓住宅，地下是两层地下车库，建筑总高度为95.8m，建筑长宽比为3.6，高宽比为2.7。该建筑经过论证最终采用剪力墙结构类型，由剪力墙结构来直接承受建筑物的水平以及竖向荷载。由于剪力墙结构其墙体全部由钢筋混凝土所构成，因此其自身平面内具有较大的抗侧刚度，能够有效地抵抗较大的水平侧向力。在水平荷载作用下，剪力墙结构将主要产生弯曲型的变形。
2.1剪力墙结构的平面布置
2010年后，新规范《建筑抗震设计规范》GB5001l一2010( 以下简称抗震规范) 及《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3—2010( 以下简称高规) 颁布实施。新规范将剪力墙边缘构件分为约束边缘构件和构造边缘构件，并对短肢剪力墙做了更严格的限制。对于剪力墙的布置并不是剪力墙越多越好，合理地布置剪力墙数目是关键，同时还应当满足结构质量中心与刚度中心的重合，避免结构出现过大的扭转。这就要合理充分掌握剪力墙布置间距来体现。剪力墙布置间距适中将有助于发挥剪力墙抗侧力构件作用，而且还可以合理地增大结构的利用空间。对于剪力墙布置间距过少，则会导致结构的侧向刚度过大，会影响结构的协调性。
对于本项目来说，本项目建筑用途为住宅公寓，抗震设防烈度为8度，设计地震分组为一组，建筑场地类别为二类，设计基本地震加速度为0.20g，基本风压为0.65kN/m2，地面粗糙度为A类，结构设计合理使用年限为50年，建筑结构安全等级为二级，结构抗震等级为二级，主楼地基基础设计等级为甲级。该建筑体型对住宅平面布置有利，对底部公共建筑设施也易于布置，经反复分析和试算，最终确定采用短肢剪力墙结构体系。所谓短肢剪力墙《高规》有明确规定，短肢剪力墙是指截面厚度不大于300mm、各肢截面长度与厚度之比的最大值大于4但不大于8的剪力墙。
2.2 剪力墙结构设计要点
剪力墙作为一种具有较大刚度、整体性好、抗侧力好的结构类型，从工程实践表明，对于不合理的剪力墙结构设计将会造成结构成本的增加以及结构的不安全性。结合实践经验，笔者提出剪力墙结构设计中重要的几点设计要点如下：
1）对于地震效果较大的情况下，单纯地提高剪力墙结构的抗侧刚度，这将造成基础以及剪力墙结构的成本增加。
2）应合理布置剪力墙数量，过多的剪力墙数量将增加结构主体重量同时造成工程浪费。
3）严格按照规范要求来进行剪力墙的构造配筋，配筋率的过低将会造成剪力墙结构延性较差。
4）合理设计剪力墙的墙长及其墙厚，避免出现墙肢承载力得不到有效发挥。
2.3 剪力墙结构的构造设计
对于剪力墙结构设计来说，不仅仅要满足结构的计算结果要求，同时还应满足规范的构造要求，构造要求对于保证剪力墙结构的延性等具有重要意义。本高层结构在构造设计上，根据《高规》规定，还应在结构设计时采取如下措施：
1）除注明者外，剪力墙墙体水平钢筋放在外侧；墙体钢筋网之间设直徑8@600x600 拉筋； 剪力墙墙体水平钢筋不得代替暗柱箍筋的设置。当墙或墙的一个墙肢全长按暗柱设计时，则此墙或墙肢不再设墙体水平筋，配置暗柱箍筋即可。
2）连梁应沿整个梁高设置侧面纵筋（腰筋）；除特殊标注外，连梁腰筋按墙体水平筋拉通。因墙肢和连梁的协同工作，剪力墙有足够的刚度和强度。设计时应注意对连梁进行“强剪弱弯”的验算，设计中应注意连梁“强剪弱弯”的检查，保证连梁的弯曲破坏先于剪切破坏。因此，不能人为加大连梁的纵筋，否则，可能无法满足“强剪弱弯”的要求。
3）剪力墙边缘构件设计；一般一、二级抗震设计的剪力墙底部加强部位及其上一层的墙肢端部应设置约束边缘构件；其余剪力墙应按《高规》第7.2.17 条设置构造边缘构件，对抗震等级为二级的剪力墙，在重力荷载代表值作用下轴压比小于0.30 时可按《高规》仅设置构造边缘构件，即使设置约束边缘构件配筋也不宜过大。
4）底部加强部位的设计。底部加强部位的高度可取嵌固部位以上墙肢总高度的1/8 和底部两层高度二者的较大值；底部带转换层的高层建筑结构，其剪力墙底部加强部位的高度可取框支层加上框支层以上2层的高度及墙肢总高度的1/8二者的较大值。当将地下室顶板视作嵌固部位，在地震作用下的屈服部位将发生在地上楼层，同时将影响到地下1层，此时地下1 层的抗震等级不能降低，加强部位的范围应向下延伸到地下1层，并应按规范要求在地下1 层设置约束边缘构件。
2.4 结构的整体性计算
依据《高规》的有关规定，应严格控制结构整体性计算。要确定结构整体的合理性，主要有适用高度和高宽比、周期比、位移比、刚度比、层间受剪承载力比、刚重比、剪重比等。为了得到结构合理的整体计算结果，工程设计人员还必须要确定振型组合数、最大地震力作用方向和结构基本周期等参数取值是否合理，才能保证后续计算结果的正确性。
1）结构基本周期是计算风荷载的重要指标。周期的大小与结构在地震中的反应有着密切关系，最基本的是不能与场地的卓越周期一致，否则会发生共振。如果周期偏离上述数值太远，应当考虑工程刚度是否合适，必要时调整结构截面尺寸。如果结构截面尺寸和结构布置正常，无特殊情况而计算周期相差太远，应检查输入数据有无 误。
2）正常计算结果的振型曲线多为连续光滑曲线，当沿竖向有非常明显的刚度和质量突变时，振型曲线可能有不光滑的畸变点。竖向刚度、质量变化较均匀的结构，在外力的作用下，其内力、位移等计算结果自上而下也应均匀变化，不应有较大的突变，否则，应检查结构截面尺寸或者输入的数据是否正确、合理。
3）地震作用方向不同，结构地震反应的大小也各不相同，那么必然存在某各角度使得结构地震反应值最大。
结 语
建筑剪力墙结构设计的主旨是其发挥结构刚度大、美观等特点，且又能解决高建筑成本等问题。在进行剪力墙结构设计时，应根据具体工程的特点，对其剪力墙的受力状态进行正确的计算分析，同时在设计时要熟练地掌握规范，明确各种概念，严格遵守规范，这样才能使剪力墙结构满足使用的需要。
参考文献
[1]高层建筑混凝土结构技术规程［M］．北京: 中国建筑工业出版社．
[2]孙雪兰.浅谈高层剪力墙结构的优化设计[J].山西建筑,2010(24).
[3]刘娜.剪力墙结构设计若干问题的思考[J].中国新技术新产品,2010(8).